突破“卡脖子”技术：​中国高纯铝钪靶材技术突破

引言：无论是4G还是5G通信，射频芯片都是不可或缺的核心组件。它的作用是将通信信号转换为特定波形的无线电波，并通过天线进行收发。射频芯片涵盖多个关键部分，包括功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、天线开关、滤波器以及双工器等。其中，滤波器又主要分为声表面波滤波器（SAW）和体声波滤波器（BAW）两类。

在5G时代，BAW滤波器的作用尤为突出。然而，该市场长期被美国企业垄断——博通（Broadcom）占据87%的市场份额，Qorvo占8%，两家合计高达95%，其他厂商难以进入竞争。

BAW滤波器的重要性此前并未引起广泛关注，因其主要用于射频前端，普通消费者感知较弱。但随着5G通信频段向2GHz以上扩展，BAW滤波器在提升信号抗干扰能力、优化通信质量方面发挥着不可替代的作用。

上篇文章《射频滤波器：5G时代的幕后工程师》中，我们深入探讨了射频滤波器作为5G信号“交通警察”的核心作用。其性能的优劣，直接决定了智能手机、基站等设备的信号接收质量和速度。而制造高性能滤波器（尤其是SAW和BAW滤波器）的关键基础材料——高品质的钪掺杂压电薄膜，其制备离不开一种更为关键的“源头材料”：铝钪靶材（Al-Sc）和氮化铝钪靶材（AlScN）。

一、5G通信与BAW滤波器技术背景

5G通信的GHz级带宽远超现有蜂窝网络，需采用体声波（BAW）技术开发新一代射频滤波器。BAW滤波器作为压电声学谐振器，其频率和带宽由压电材料特性、薄膜厚度及电极结构决定，相比传统声表面波器件具有更高谐振频率和品质因子。

目前常用压电材料包括ZnO、PZT和AlN，其中AlN因兼容CMOS工艺且无污染风险，已成为主流。近年来AlN薄膜技术持续成熟并应用于通信领域，Sc掺杂AlN因其显著增强的压电性能成为研究热点。

二、技术突破：从实验室到量产

研究表明，掺杂35 at% Sc的AlN可以使压电性能Keff²提升至15.5%，是纯AlN的keff²（6%）的2.6倍，其最大相对宽度也由3%提升至7.7%。而后者对于已经分配的新的更宽的5G带宽尤为重要，并能带来更多通信频段的益处。且由于钪元素提取难度高、材料配比工艺复杂，此前全球仅少数海外企业掌握量产技术。江西科泰新材料通过自主创新，攻克了高纯钪的稳定掺杂、靶材均匀成型等关键技术，产品性能达到国际领先水平，填补了国内产业链空白。

江西科泰的铝钪靶材已通过泛林（lam）公司的严苛测试，并应用于其半导体设备制造流程。泛林作为全球领先的晶圆设备供应商，采用国产靶材，既是对材料可靠性的认可，也为国产半导体材料进入国际供应链打开了突破口。

三、国产替代的“破局”意义

在全球半导体产业链重构的背景下，关键材料的自主可控至关重要。江西科泰新材料的量产成果提供了三方面价值：

1. 成本优化：国产化靶材可降低采购成本30%以上，缓解下游厂商压力；

2. 供应安全：打破日美企业垄断，保障国内5G/6G产业链稳定；

3. 技术迭代：为下一代高频器件（如GaN-on-AlScN）研发奠定基础。

目前，江西科泰新材料正与国内等多个企业推进深度合作，未来有望在更多半导体制造环节实现国产替代。这一突破不仅展现了我国在高端材料领域的创新能力，也为全球半导体产业格局注入了新的变量。